Контрольные вопросы

11.1. Как зависит ЭВК от длины кодового ограничения СК?

11.2. Как зависит ЭВК от скорости СК?

11.3. Что является верхней границей для СК?

11.4. Что показывает АЭВК?

11.5. Какими параметрами СК определяется вероятность ошибки декодирования в двоичном симметричном канале при использовании алгоритма декодирования по максимуму правдоподобия?

11.6. Как определяется энергетический выигрыш от применения СК?

Задания

11.1. Пользуясь таблицами СК из приложения А.3, постройте зависимости АЭВК сверточных кодов от скорости кода при фиксированных значениях ДКО. Поясните тенденции хода этих зависимостей.

11.2. Пользуясь таблицами СК из приложения А.3, постройте зависимости АЭВК сверточных кодов от ДКО при фиксированных значениях скорости кода. Поясните тенденции хода этих зависимостей.

11.3. Пользуясь таблицами из приложения А.3, выберите СК, обеспечивающие АЭВК > 6дБ, и укажите параметры этих кодов.

12. Критерии эффективности и пути повышения эффективности цифровых телекоммуникационных систем

12.1. Теория эффективности А.Г. Зюко. информационная, энергетическая и частотная эффективности телекоммуникационных систем [1, 5, 13].

12.2. Предельная эффективность телекоммуникационных систем и граница К. Шеннона [1, 5, 13].

12.3. Перспективные пути дальнейшего повышения эффективность [1, 10, 11].

12.1. Теория эффективности а.Г. Зюко.Информационная, энергетическая и частотная эффективности телекоммуникационных систем

Жизнь современного общества немыслима без широкого использования разнообразных средств передачи информации по каналам телекоммуникаций. В начальный период своего развития теория передачи сообщений базировалась на детерминистском подходе, когда реальные процессы моделировались регулярными, т.е. однозначно определенными функциями. Однако применение вероятностных методов позволило найти более эффективные решения многих актуальных задач техники связи. Теория связи стала развиваться как статистическая теория, основу которой составили теория помехоустойчивости и теория информации.

Теория помехоустойчивости обязана своим появлением диссертационной работы В.А. Котельникова (1947 г.), опубликованной позже в виде монографии. В ней была решена задача статистического синтеза оптимальных приемных устройств и определена предельная помехоустойчивость, которая может быть достигнута, но не может быть превзойдена (эти вопросы подробно изучались в модуле 3). В дальнейшем теория помехоустойчивости легла в основу построения ряда новых методов передачи сигналов и послужила толчком для их внедрения и развития. Год спустя в известном журнале "Bell System Tech. Journal" была представлена основополагающая работа К. Шеннона "Математическая теория связи". В век возрастающей дифференциации человеческих знаний авторы этих работ продемонстрировали поучительные примеры удачного сочетания глубокой математической мысли и понимания конкретных проблем техники связи. Идеи К. Шеннона и В.А. Котельникова, рассматривающие, вообще говоря, процесс передачи информации с разных сторон, быстро завоевали признание среди специалистов и по праву составили основополагающий вклад в развитие статистической теории связи. Вместе с тем, вскоре стало ясно, что сравнение и оптимизация различных систем передачи информации должны производиться на основе критериев, учитывающих как информационные свойства передаваемых сообщений, так и способность противостоять действующим в канале связи помехам. Из многих предлагаемых вариантов проверку временем выдержали критерии эффективности, впервые предложенные в 1955 г. молодым советским ученым А.Г. Зюко.

статистическая теория связи предлагает большое количество вариантов построения телекоммуникационных систем. Как из этого множества выбрать вариант, наиболее целесообразный в заданных условиях? По каким критериям следует производить этот выбор? Насколько оправдано применение тех или иных новых систем, и как совершенствовать существующие системы? Принципиальное решение этих вопросов в конечном итоге сводится к оптимизации систем связи по критериям эффективности. В общем случае результат работы системы связи определяется количеством и качеством передаваемой информации. Количество оценивается скоростью передачи информации по каналу R_кан (бит/с), а качество – вероятностью ошибки. Согласно теоремам К. Шеннона, вероятность ошибки при соответствующем выборе метода передачи (модуляции/кодирования) может быть сделана произвольно малой (см. подробно материалы модуля 2). В то же время, скорость передачи не может быть выше некоторого информационного ресурса, называемого пропускной способностью канала С_к. А.Г. Зюко предложил считать одним из показателей эффективности системы величину средней скорости R_кан, при которой обеспечивается заданная верность передачи информации. При этом информационная эффективность системы, определяющая степень использования пропускной способности канала, определяется относительной величиной . В реальных условиях показатель  всегда меньше единицы. Чем ближе  к единице, тем совершеннее система передачи информации.

Достижение необходимых скорости и верности передачи сопровождается определенными затратами других важнейших ресурсов: мощности сигнала P_с и полосы пропускания канала F_к. Такой подход позволил ввести показатели энергетической и частотной эффективности (), характеризующие степень использования упомянутых ресурсов. Здесь P_с/N₀ – отношение мощности сигнала к спектральной плотности мощности шума на входе приемника). Таким образом, показатели эффективности по А.Г. Зюко имеют вид:

– информационная эффективность системы, определяющая степень использования пропускной способности канала

; (12.1)

– энергетическая эффективность

; (12.2)

– частотная эффективность

. (12.3)